KR20060079957A - Soft conformable photomask for photolithography, process for preparing the same, and fine pattering process using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포토리소그래피용 연질 포토마스크, 그 제조방법, 및 이를 채용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 광투과성 엘라스토머로 이루어지며, 그 일면 상에 패턴이 형성된 포토리소그래피용 연질 포토마스크, 그 제조방법 및 이를 채용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flexible photomask for photolithography, a method of manufacturing the same, and a pattern forming method employing the same. Specifically, the present invention relates to a flexible photomask for photolithography having a pattern formed on one surface thereof, a method of manufacturing the same, and a pattern forming method employing the same.
Description
도 1은 종래기술에 따른 포토리소그래피 공정을 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a photolithography process according to the prior art.
도 2는 종래기술에 따른 포토마스크의 개략 단면도를 나타낸다.2 shows a schematic cross-sectional view of a photomask according to the prior art.
도 3a는 본 발명에 따른 일반적인 포토리소그래피 공정을 나타내는 개략도이다.3A is a schematic diagram illustrating a general photolithography process according to the present invention.
도 3b는 본 발명에 따른 포토리소그래피 공정의 일예로서 플렉시블 기판 상에 금속패턴을 형성하는 공정을 나타내는 개략도이다.3B is a schematic diagram illustrating a process of forming a metal pattern on a flexible substrate as an example of a photolithography process according to the present invention.
도 4a는 본 발명의 실시예 1에 따른 연질 포토마스크의 일예를 나타낸다.4A shows an example of a soft photomask according to Example 1 of the present invention.
도 4b는 본 발명의 실시예 2에 따른 연질 포토마스크의 일예를 나타낸다.4B shows an example of a soft photomask according to Embodiment 2 of the present invention.
도 4c는 본 발명의 실시예 3에 따른 연질 포토마스크의 일예를 나타낸다.4C shows an example of a soft photomask according to Embodiment 3 of the present invention.
도 5는 본 발명에 따라 얻어진 금속 패턴의 광학 현미경 사진을 나타낸다.5 shows an optical micrograph of a metal pattern obtained according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따라 얻어진 금속 패턴의 광학 현미경 사진을 나타낸다.6 shows an optical micrograph of a metal pattern obtained according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따라 얻어진 유기 전계 발광 소자용 전극의 광학 현미경 사진을 나타낸다.Fig. 7 shows an optical micrograph of an electrode for organic electroluminescent elements obtained according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 개략적인 단면도를 나타낸다. 8 is a schematic cross-sectional view of an organic EL device according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 개략적인 단면도를 나타낸다.9 is a schematic cross-sectional view of an organic EL device according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 개략적인 단면도를 나타낸다.10 is a schematic cross-sectional view of an organic EL device according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 유기 전계 발광 소자의 개략적인 단면도를 나타낸다.11 is a schematic cross-sectional view of an organic EL device according to the present invention.
* 도면에 사용된 부호의 간단한 설명* Brief description of symbols used in drawings
11: 기판 12; 포토레지스트11:
13: 투명 기판 14: 패턴층 13: transparent substrate 14: pattern layer
15: 노광 영역의 포토레지스트층15: photoresist layer of exposure area
16: 포토마스크 16: photomask
20: 포토마스크 21: 투명 기판20: photomask 21: transparent substrate
22: 패턴층 23: 폴리머 박막층 24: 갭22
31: 기판 32: 포토레지스트 33: 연질 포토마스크31
34: 패턴(노광 후) 35: 금속층 36: 광불투과층34: pattern (after exposure) 35: metal layer 36: light impermeable layer
41: 기판 42: 투명전극(양극) 43: 금속전극(음극)41: substrate 42: transparent electrode (anode) 43: metal electrode (anode)
44(44a 및 44b): 유기층 45: 정공수송층 46: 전자 수송성 발광층44 (44a and 44b): organic layer 45: hole transport layer 46: electron transporting light emitting layer
47: 정공 수송성 발광층 48: 전자 수송층47: hole transporting light emitting layer 48: electron transporting layer
49: 정공 수송층 50: 발광층 51: 전자 수송층49
본 발명은 포토리소그래피용 연질 포토마스크, 그 제조방법, 및 이를 채용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 광투과성 엘라스토머로 이루어지며, 그 일면 상에 패턴이 형성된 포토리소그래피용 연질 포토마스크, 그 제조방법 및 이를 채용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flexible photomask for photolithography, a method of manufacturing the same, and a pattern forming method employing the same. Specifically, the present invention relates to a flexible photomask for photolithography having a pattern formed on one surface thereof, a method of manufacturing the same, and a pattern forming method employing the same.
많은 표시소자의 전극 제조공정 및 반도체 제조 공정은 포토리소그래피 제조공정 등에 의해서 이루어진다. 기재 상에 포토레지스트 물질의 미세 패턴층을 형성하는 방법은 일반적으로 다음과 같이 진행된다. 우선 기재의 표면에 마스킹 물질의 패턴을 갖춘 포토마스크와 직접 접촉하는 포토레지스트 물질층을 형성한다. 상기 포토레지스트층을 자외선 등으로 상기 마스킹 물질층을 통해 조사함으로써 상기 포토레지스트 물질의 용해도 거동이 노광 영역에서 개질되어 상기 포토마스크의 미세패턴이 형성된 잠상을 얻게 된다.Electrode manufacturing processes and semiconductor manufacturing processes of many display devices are made by photolithography manufacturing processes and the like. The method of forming the fine pattern layer of the photoresist material on the substrate generally proceeds as follows. A layer of photoresist material is first formed on the surface of the substrate in direct contact with a photomask having a pattern of masking material. By irradiating the photoresist layer through the masking material layer with ultraviolet rays or the like, the solubility behavior of the photoresist material is modified in an exposure area to obtain a latent image having a fine pattern of the photomask.
상기 포토레지스트의 용해도가 노광에 의해 증가되면 현상제 액체로 처리시 용해되는 경우, 상기 포토레지스트를 포지티브 방식이라고 칭하게 된다. 이와달리 포토레지스트 물질이 노광에 의해 불용성이 되는 경우 노광된 영역의 포토레지스트 물질은 현상제 액체에 의해 선택적으로 용해제거되므로 이와 같은 포토레지스트를 네가티브 방식이라고 한다. 양자 모두에 있어서, 상기 현상 공정은 기재 상에 잠상을 형성하기 위하여 노광 및 비노광 영역 사이의 용해도 차이를 이용하게 된다.When the solubility of the photoresist is increased by exposure, when it is dissolved in processing with a developer liquid, the photoresist is called a positive method. On the other hand, when the photoresist material becomes insoluble by exposure, such a photoresist is called a negative method since the photoresist material in the exposed area is selectively dissolved and removed by the developer liquid. In both cases, the developing process uses the solubility difference between the exposed and non-exposed areas to form a latent image on the substrate.
최근 표시소자의 전극, 및 반도체 소자의 집적도가 급속히 증가함에 따라, 상술한 방법에서 얻어지는 패터닝에서 더욱 더 높은 분해능이 요구되고 있다. 알려 진 바와 같이 대부분의 표시소자 및 반도체 소자와 같은 미세 전기 부품의 제조공정에서 수회 내지 10회까지의 반복된 포토리소그래피 패터닝 공정을 사용한다. 각 공정은 상기 포토레지스트층의 표면을 거칠게 하는 화학적 에칭 공정을 수반하므로, 상기 포토마스크의 미세 패턴을 재현해 내는 정확도가 상기 포토레지스트층에 요구되는 것만큼 높을 수 없게 된다.In recent years, as the degree of integration of electrodes of a display element and a semiconductor element is rapidly increased, higher resolution is required in patterning obtained by the above-described method. As is known, repeated photolithographic patterning processes of several to ten times are used in the manufacturing process of fine electrical components such as most display devices and semiconductor devices. Each process involves a chemical etching process that roughens the surface of the photoresist layer, so that the accuracy of reproducing the fine pattern of the photomask cannot be as high as that required for the photoresist layer.
또한 도 1에 나타낸 바와 같이 포토레지스트층(12)과 포토마스크(16)와의 압착을 위해 진공 또는 압력을 가하게 되는 바, 이를 통해서도 상기 포토레지스트층(12)과 포토마스크(16)의 밀착이 완전하게 이루어지지 않는다는 문제가 있다. 즉 통상의 포토리소그래피 공정에서는 기판(11) 상에 포토레지스트층(12)을 형성한 후, 이를 글래스, 투명기판과 같은 경질 기판(13)상에 크롬 등의 금속(14)을 증착하여 형성한 포토마스크(16)와 접촉시킨 후 노광하게 된다. 이 과정에서 상기 포토마스크(16)와 포토레지스트층(12) 사이에 진공 혹은 압력을 가하여도 그 사이에 완전한 밀착이 형성되지 않아 해상도의 저하가 불가피하다는 문제가 있다.In addition, as shown in FIG. 1, a vacuum or a pressure is applied to compress the
이를 해결하기 위해 미국특허 4,735,890호(출원인: Nakane 등)에는 포토마스크 상에 고분자물질을 도포하여 밀착을 강화시킨 내용이 기술되어 있다. 그러나 상기 문헌의 경우 밀착은 어느 정도 가능해지나, 도 2에 나타낸 바와 같이 포토마스크(20) 상에 도포된 고분자층(23)으로 인하여 포토마스크의 패턴(22)과 포토레지스트층 사이에 여전히 갭(24)이 발생하여 해상도 저하의 원인이 된다. 이는 결국 집적도의 한계가 되며, 작업 정확도의 감소를 가져오게 된다.In order to solve this problem, U.S. Patent No. 4,735,890 (Applicant: Nakane et al.) Describes a content of strengthening adhesion by applying a polymer material on a photomask. However, in the case of the above document, the adhesion is possible to some extent, but the gap between the
더욱이 상술한 방법들은 플렉시블 타입의 기판에 대해서는 적용할 수 없다는 한계가 있어 이를 개선할 필요가 더욱 요구되고 있다.In addition, the aforementioned methods have a limitation in that they cannot be applied to flexible substrates, and there is a need for further improvement.
본 발명이 달성하고자 하는 기술적 과제는 통상의 포토마스크를 사용하는 종래기술의 문제점이 없으며, 포토레지스트층 상에 미세 패터닝을 형성할 수 있도록 고분해능을 제공하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is that there is no problem of the prior art using a conventional photomask, and a soft photomask for photolithography and a method for manufacturing the same, which provide high resolution to form fine patterning on the photoresist layer. To provide.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 포토마스크를 채용한 미세 패터닝 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a fine patterning method employing the photomask.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above technical problem,
광투과성 엘라스토머로 이루어지며, 그 일면 상에 패턴이 형성된 포토리소그래피용 연질 포토마스크를 제공한다.It is made of a light-transmitting elastomer, and provides a soft photomask for photolithography in which a pattern is formed on one surface thereof.
상기 광투과성 엘라스토머로서는 상온 이하의 유리 전이 온도를 가지는 고분자로서 폴리디메틸 실록산과 같은 실리콘계 고무를 비롯하여 나이트릴계 고무, 아크릴계 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 부틸 고무, 폴리(스타이렌-코-부타디엔) 등이 가능하다.The light-transmitting elastomer is a polymer having a glass transition temperature of less than room temperature as a silicone rubber such as polydimethyl siloxane, nitrile rubber, acrylic rubber, polybutadiene, polyisoprene, butyl rubber, poly (styrene-co-butadiene), etc. This is possible.
상기 포토마스크는 상기 패턴 형성면의 凹부 또는 凸부에 광불투과층을 각각 더 형성할 수 있다.The photomask may further form a light impermeable layer, respectively, on the concave portion or the concave portion of the pattern formation surface.
상기 포토마스크는 패턴이 형성되어 있지 않은 광투과성 엘라스토머의 표면에 광불투과층으로 패턴을 형성한 것을 사용할 수 있다. The photomask may be formed by forming a pattern with a light impermeable layer on the surface of the light-transmitting elastomer that is not formed with a pattern.
상기 광불투과층으로서는 금속층, 유기물층 등이 가능하다.As the light impermeable layer, a metal layer, an organic material layer, or the like can be used.
상기 유기물층은 저분자층, 고분자층, 카본블랙층 및 은 페이스트층 등이 가능하다.The organic material layer may be a low molecular layer, a polymer layer, a carbon black layer, a silver paste layer, or the like.
상기 유기물층으로서는 광흡수밴드가 200 내지 450nm인 것을 사용할 수 있다.As the organic layer, one having a light absorption band of 200 to 450 nm may be used.
상기 금속층을 형성하는 금속으로서는 Au, Ag, Cr, Al, Ni, Pt, Pd, Ti 및 Cu 등과 같은 불투명 금속이 가능하다.As the metal forming the metal layer, an opaque metal such as Au, Ag, Cr, Al, Ni, Pt, Pd, Ti, Cu, or the like is possible.
상기 광불투과층의 두께는 1 내지 500nm가 바람직하며, 더 바람직하게는 5 내지 100 nm이다.The thickness of the light impermeable layer is preferably 1 to 500 nm, more preferably 5 to 100 nm.
상기 포토마스크는 패턴이 형성되어 있지 않은 광투과성 엘라스토머의 표면에 광불투과층으로 패턴을 형성한 것을 사용할 수 있다. 즉, 상기 포토마스크에 형성되어 있는 패턴 형성 재료는 상기 광투과성 엘라스토머 또는 금속이다.The photomask may be formed by forming a pattern with a light impermeable layer on the surface of the light-transmitting elastomer that is not formed with a pattern. That is, the pattern forming material formed on the photomask is the light transmitting elastomer or metal.
상기 포토마스크에 형성되어 있는 패턴의 두께는 100 nm 내지 1 ㎛인 것이 바람직하다.It is preferable that the thickness of the pattern formed in the said photomask is 100 nm-1 micrometer.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above other technical problem,
패턴이 형성되어 있는 마스터 기판을 제조하는 단계;Manufacturing a master substrate having a pattern formed thereon;
상기 마스터 기판 상에 실리콘계 엘라스토머 전구체와 가교제의 혼합물을 가하는 단계; 및Adding a mixture of a silicon-based elastomer precursor and a crosslinking agent on the master substrate; And
상기 실리콘계 엘라스토머 전구체를 중합 후, 상기 마스터 기판 상에 형성된 마스크를 분리하는 단계를 포함하는 포토리소그래피용 연질 포토마스크의 제조방법 을 제공한다.After polymerizing the silicon-based elastomer precursor, it provides a method for producing a flexible photomask for photolithography comprising the step of separating the mask formed on the master substrate.
상기 제조방법에서, 형성된 마스크 상의 패턴이 형성된 면에 금속을 증착하는 단계; 및Depositing a metal on a surface on which a pattern on the formed mask is formed; And
凸부 상에 형성된 금속층을 제거하는 단계를 더 포함한다.And removing the metal layer formed on the convex portion.
상기 제조방법에서, 형성된 마스크 상의 패턴이 형성된 凸부의 표면에 접착성 폴리머 용액, 카본블랙 페이스트 또는 은 페이스트를 접촉시키는 단계를 더 포함한다.In the manufacturing method, the method further comprises the step of contacting the adhesive polymer solution, carbon black paste or silver paste on the surface of the concave portion in which the pattern on the formed mask is formed.
상기 포토리소그래피용 연질 포토마스크를 제조하는 또 다른 방법은,Another method of manufacturing the flexible photomask for photolithography,
실리콘계 엘라스토머층을 형성하는 단계;Forming a silicon-based elastomer layer;
상기 층 상에 쉐도우 마스크를 밀착시키는 단계; 및Adhering a shadow mask on the layer; And
금속 또는 유기물을 진공증착하는 단계를 포함한다.
Vacuum depositing a metal or organic material.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above another technical problem,
베이스 기판 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;Forming a photoresist layer on the base substrate;
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 연질 포토마스크의 패턴이 형성된 면을 상기 포토레지스트층에 소프트 밀착 접촉으로 접촉시키는 단계; 및Contacting the surface on which the pattern of the soft photomask according to any one of claims 1 to 11 is formed with the photoresist layer by soft close contact; And
노광하여 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 미세 패턴 형성 방법을 제공한다.It provides a fine pattern forming method comprising the step of exposing to form a pattern.
상기 포토레지스트층을 형성하기 전에 패턴 형성용 금속층을 먼저 형성한 후, 이후 패턴 형성된 포토레지스트층을 이용하여 상기 금속층을 에칭한 후 포토레지 스트층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세 패턴 형성 방법이 가능하다.Before the photoresist layer is formed, a metal layer for pattern formation is first formed, and thereafter, the metal layer is etched using the patterned photoresist layer, and further comprising removing the photoresist layer. Pattern formation methods are possible.
상기 베이스 기판은 글래스, 플라스틱, 고무, 또는 엘라스토머 등이 가능하며, 상기 베이스 기판은 실리콘계 엘라스토머가 바람직하다.The base substrate may be glass, plastic, rubber, or an elastomer, and the base substrate is preferably a silicone-based elastomer.
상기 패턴 형성용 금속층은 접착 프로모터층을 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the said metal layer for pattern formation contains an adhesion promoter layer.
상기 패턴 형성용 금속층은 제1층이 접착 프로모터층이며 두께는 0.5 내지 10 nm가 바람직하며, 사용되는 금속은 Ti 혹은 Cr이 바람직하다. 제2층은 금속층이며 5 내지 100nm의 두께가 바람직하고, 사용되는 금속은 Au, Ag, Al, Pd, Pt 등이 바람직하다.In the metal layer for pattern formation, the first layer is an adhesion promoter layer, and the thickness is preferably 0.5 to 10 nm, and the metal to be used is preferably Ti or Cr. The second layer is a metal layer and a thickness of 5 to 100 nm is preferable, and the metal used is preferably Au, Ag, Al, Pd, Pt, or the like.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above another technical problem,
상기 방법에 따라 형성된 미세 패턴을 포함하는 표시소자용 전극을 제공한다.Provided is an electrode for a display device comprising a fine pattern formed according to the above method.
이하에서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 포토리소그래피 공정에서 유용한 포토마스크를 제공하는 바, 본 발명의 포토 마스크는 포토레지스트층의 표면과 밀착이 용이하도록 연질(soft conformal) 타입의 소재로 이루어진다. 이와 같은 소재로서는 광투과성 엘라스토머가 사용되는 바, 이와 같은 소재를 사용하여 포토리소그래피용 연질 포토마스크를 제조하는 경우 기재 상에 형성되어 있는 포토레지스트층의 표면과 반데르 바알스 상호작용(Van der Waals interaction)에 의해 분자수준의 접촉이 가능해져 포토마스크의 패턴과 포토레지스트층 사이에 보다 강한 밀착이 이루어질 수 있게 된다. The present invention provides a photomask useful in a photolithography process, wherein the photomask of the present invention is made of a soft conformal type material to facilitate adhesion to the surface of the photoresist layer. As such a material, a light-transmitting elastomer is used. When manufacturing a flexible photomask for photolithography using such a material, Van der Waals interacts with the surface of the photoresist layer formed on the substrate. interaction) enables contact at the molecular level, resulting in stronger adhesion between the photomask pattern and the photoresist layer.
본 발명에 따른 포토마스크는 광투과성 엘라스토머를 사용함으로써 플렉시블 타입의 기재위에 리쏘그라피를 수행하는 경우에 특히 유용성을 제공하게 된다. 즉 글래스, 고품질 실리카 글래스, 경질 플라스틱 등도 사용가능하나, 연질 플라스틱, 엘라스토머, 러버 등과 같은 연질 소재의 플렉시블 타입 기재, 더욱 구체적으로는 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리디메틸 실록산, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에스테르술포네이트, 폴리술포네이트, 폴리아크릴레이트, 불화 폴리이미드, 불화 수지, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리스타이렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐부티랄, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이민, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르술폰, 폴리에테르케톤, 폴리프탈아미드, 폴리에테르나이트릴, 폴리벤즈이미다졸, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리메타크릴아미드, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 나이트릴 고무, 아크릴 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 부틸 고무, 폴리(스타이렌-코-부타디엔) 등과 같은 소재의 기판 상에 리소그래피를 수행하는 경우에 특히 유용하다. 이와 같은 연질 소재의 플렉시블 타입 기판의 경우 종래의 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 기판 상에 금속 패턴을 형성하면 금속 및 포토레지스트층 사이에 크랙 등이 발생할 우려가 있어 사용이 곤란하게 된다.The photomask according to the invention provides particularly useful in the case of performing lithography on a flexible type substrate by using a light transmissive elastomer. That is, glass, high quality silica glass, rigid plastics, etc. may be used, but flexible type substrates of soft materials such as soft plastics, elastomers, rubbers, and more specifically, for example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyvinyl alcohol, polydimethyl Siloxane, polycarbonate, polyester, polyestersulfonate, polysulfonate, polyacrylate, fluorinated polyimide, fluorinated resin, polyacrylic, polyepoxy, polyethylene, polystyrene, polyvinylchloride, polyvinylbutyral, polyacetal, Polyamide, polyamideimide, polyetherimine, polyphenylene sulfide, polyethersulfone, polyetherketone, polyphthalamide, polyethernitrile, polybenzimidazole, polymethyl (meth) acrylate, polymethacrylamide , Epoxy resin, phenolic resin, melamine It is particularly useful when performing lithography on a substrate of a material such as resin, urea resin, nitrile rubber, acrylic rubber, polybutadiene, polyisoprene, butyl rubber, poly (styrene-co-butadiene) and the like. In the case of the flexible type substrate of such a soft material, if a metal pattern is formed on the substrate by a conventional photolithography process, cracks may occur between the metal and the photoresist layer, thereby making it difficult to use.
그러나 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 사용하는 경우, 포토마스크 자체가 광투과성 엘라스토머와 같이 플렉시블 타입으로 이루어져 있으므로 포토리소그래피 공정에서 도포된 금속 및 포토레지스트층의 크랙 등이 발생할 우려가 없어 플 렉시블 표시소자의 전극용 플렉시블 ITO층 및 금속의 패턴을 크랙 등의 손상 없이 용이하게 제조할 수 있게 된다.However, in the case of using the flexible photomask according to the present invention, since the photomask itself is made of a flexible type such as a light-transmitting elastomer, there is no fear of cracking of the applied metal and photoresist layer in the photolithography process, and thus flexible display. The flexible ITO layer for the electrode of the device and the pattern of the metal can be easily produced without damage such as cracks.
본 발명에 따른 포토마스크는 연질 소재인 광투과성 엘라스토머로 이루어지며, 그 일면 상에 소정 패턴이 형성된 구조를 갖게 된다. 상기 포토마스크 상의 패턴은 모재인 광투과성 엘라스토머와 동일한 성분으로 일체형으로 구성될 수 있으며, 이와 달리 별도의 금속층 혹은 유기물층으로 형성되는 것도 가능하다. 즉 패턴이 형성되어 있지 않은 평편한 광투과성 엘라스토머를 제조한 후 그 표면에 평편한 광불투과층으로 패턴을 형성하여 포토마스크를 형성하는 것도 가능하다. 즉, 패턴이 형성되어 있지 않은 평평한 광투과성 엘라스토머를 제조한 후 그 표면에 광불투과층으로 패턴을 형성하여 포토마스크를 형성하는 것도 가능하다.The photomask according to the present invention is made of a transparent elastomer that is a soft material, and has a structure in which a predetermined pattern is formed on one surface thereof. The pattern on the photomask may be formed integrally with the same component as the light-transmitting elastomer that is the base material. Alternatively, the pattern on the photomask may be formed of a separate metal layer or an organic material layer. That is, it is also possible to produce a flat mask having no pattern formed thereon and then form a pattern with a flat light impermeable layer on the surface thereof to form a photomask. That is, it is also possible to form a photomask by forming a pattern with a light impermeable layer on the surface thereof after preparing a flat light-transmissive elastomer having no pattern formed thereon.
상기 포토마스크의 소재인 광투과성 엘라스토머로서는 상온 이하의 유리 전이 온도를 가지는 고분자로서 폴리디메틸실록산(이하 PDMS라 칭함), 나이트릴계 고무, 아크릴계 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 부틸 고무, 폴리(스타이렌-코-부타디엔) 등을 사용할 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다. 포토마스크의 특성상 자외선 등과 같은 광을 이용한 노광 공정에서 빛을 통과시켜 포토레지스트층 상에서 용해도의 변화를 유발해야 하므로 광투과성이 우수한 물질이 바람직하며, 본 발명의 특징상 포토레지스트층과 반데르 바알스 상호작용이 가능한 물질이 좋다. 본 발명에서 사용되는 PDMS의 경우 상기 특징들을 모두 가지므로 가장 바람직한 광투과성 엘라스토머로서 기능을 수행하게 된다.The light-transmitting elastomer that is the material of the photomask is a polymer having a glass transition temperature of less than room temperature, polydimethylsiloxane (hereinafter referred to as PDMS), nitrile rubber, acrylic rubber, polybutadiene, polyisoprene, butyl rubber, poly (styrene) -Co-butadiene) and the like, but are not limited thereto. Due to the nature of the photomask, a material having excellent light transmittance is preferable because light must pass through an exposure process using light such as ultraviolet rays to cause a change in solubility on the photoresist layer. Good interaction is possible. Since the PDMS used in the present invention has all the above characteristics, it functions as the most preferable light-transmitting elastomer.
본 발명에 따른 상기 연질 포토마스크는 모재와 동일한 소재, 즉 광투과성 엘라스토머의 일체형 패턴이 형성될 수 있으며, 이 경우 노광 공정에서는 빛이 투과하는 투과도의 차이로 인하여 포토레지스트층 상에 도달하는 빛의 양이 달라지게 된다. 즉 도 4a에 나타낸 바와 같이 포토마스크(33) 상에서 凹부 패턴을 통해서 빛이 투과할 때 굴절율 (굴절율 >1.5)이 낮은 공기(굴절율=1.0)층을 만나서 반사가 되기 때문에 포토레지스트와 소프트 접촉을 하고 있는 凸부 패턴을 통한 빛의 투과도보다 낮게 된다. 따라서 노광공정에서 빛의 투과도 차이로 인하여 포토레지스트층의 용해도 변화를 유발하게 된다. 이와 같은 용해도 변화로 인해 이어지는 에칭과정에서 네가티브시스템 혹은 포지티브시스템의 포토리소그래피 공정이 가능해지게 된다.The flexible photomask according to the present invention may be formed of an integrated pattern of the same material as that of the base material, that is, a transparent elastomer, and in this case, in the exposure process, the light reaching the photoresist layer may be due to a difference in transmittance of light. The amount will be different. That is, as shown in FIG. 4A, when light is transmitted through the pattern on the
상기 일체형 연질 포토마스크도 가능하지만, 도 4b 및 4c에 나타낸 바와 같이 상기 포토마스크의 패턴 형성부에 금속층 혹은 유기물층의 광불투과층(36)을 형성하는 것도 가능하다. 즉 상기 패턴 형성면의 凹부 또는 凸부에 광불투과층을 각각 더 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 연질 포토마스크가 모재와 같은 소재로 패턴이 형성된 일체형인 경우 상술한 바와 같이 凸부에서 빛의 투과도가 凹부보다 더 컸던 것과 달리, 凹부 또는 凸부에 별도의 광불투과층을 형성하는 경우에는 광불투과층이 형성되지 않은 다른 부분에서만 광투과도가 높아 자외선 등과 같은 빛이 더 많이 통과하게 된다. 보다 구체적으로 凹부에 광불투과층이 형성되는 경우(도 4b), 즉 패턴이 돌출되어 형성된 부분이 아닌 오목한 부분에만 광불투과층이 형성되어 있는 경우에는 빛이 오목한 부분에서는 통과하지 못하고, 패턴이 형성된 돌출부분에서만 빛이 통과하게 된다. 이는 상기 패턴이 본 발명에 따른 광투과성 엘라스토 머이기 때문에 가능하다. 이와 같은 광투과도의 차이로 인하여 포토레지스트층 상에서 빛을 받은 부분과 빛을 받지 않은 영역 사이에 에칭 용액에 대한 용해도 차이가 발생하게 된다. 이 경우 상기 凹부의 오목부에는 광불투과층으로서 금속층 또는 유기물층이 가능하며, 금속층을 형성하는 것이 좋다. Although the integrated soft photomask is also possible, as shown in FIGS. 4B and 4C, it is also possible to form the light
다른 방법으로는 도 4b에 나타낸 바와 같이 상기 포토마스크에서 패턴이 형성된 돌출부, 즉 凸부의 돌출 부분에 광불투과층을 형성할 수 있다. 이 경우, 빛은 패턴이 형성된 부분에서 투과도가 저하되어 통과가 어려워지므로, 포토레지스트층 상에서는 패턴이 형성되지 않은 부분에서의 빛의 투과가 발생하게 되어 빛을 받은 부분과 빛을 받지 않은 부분과의 용해도 차이가 상술한 凹부의 오목부에서 발생하게 된다.Alternatively, as shown in FIG. 4B, a light impermeable layer may be formed on the patterned protrusions of the photomask, that is, the protrusions of the concave portions. In this case, since light is difficult to pass through at the portion where the pattern is formed, it is difficult to pass. Therefore, light is transmitted on the portion where the pattern is not formed on the photoresist layer. The solubility difference will occur in the concave portion of the concave portion described above.
이와 같은 불투과층을 형성하는 금속으로서는 Au, Ag, Cr, Al, Ni, Pt, Pd, Ti 및 Cu 등의 불투명 금속이 가능하며, 유기물층으로서는 광흡수밴드가 200 내지 450 nm인 저분자, 고분자, 카본블랙, 은 페이스트 등이 가능하다. 특히, 제조공정상 광투과도가 낮은 유기물층이 바람직하다. 상술한 광불투과층이 凸부(돌출부)에 형성되는 경우에도 본 발명의 특징인 포토레지스트층과의 반데르발스 분자간 상호작용이 가능하다.As the metal for forming such an opaque layer, opaque metals such as Au, Ag, Cr, Al, Ni, Pt, Pd, Ti, and Cu are possible, and as the organic material layer, a low molecular weight, a polymer having a light absorption band of 200 to 450 nm, Carbon black, silver paste, etc. are possible. In particular, an organic material layer having low light transmittance is preferable in the manufacturing process. Even when the above-mentioned light impermeable layer is formed in the convex portion (projection portion), van der Waals intermolecular interaction with the photoresist layer, which is a feature of the present invention, is possible.
상기 본 발명에 따른 연질 포토마스크 상에 형성되는 광불투과층의 두께는 1 내지 500 nm 인 것이 바람직하다. 상기 두께가 1 nm 미만인 경우에는 광불투과층으로서의 효과가 미미하며, 500 nm 를 초과하는 경우에도 광불투과성을 계속 유지 하기 때문에 더 두껍게 막을 형성할 필요는 없다. The thickness of the light impermeable layer formed on the soft photomask according to the present invention is preferably 1 to 500 nm. If the thickness is less than 1 nm, the effect as a light impermeable layer is insignificant, and even if it exceeds 500 nm, it is not necessary to form a thicker film since it continues to maintain light impermeability.
또한 상기 본 발명에 따른 연질 포토마스크 상에 형성되어 있는 광투과형 엘라스토머 패턴의 높이는 100 nm 내지 1 ㎛인 것이 바람직하며, 300 내지 500nm가 더욱 바람직하다. 패턴의 높이가 100nm 미만인 경우에는 새깅(sagging)과 같은 문제가 있으며, 두께가 1 ㎛를 초과하는 경우에는 패턴이 붕괴하는 등의 문제가 있어 바람직하지 않다.In addition, the height of the light transmitting elastomeric pattern formed on the soft photomask according to the present invention is preferably 100 nm to 1 μm, more preferably 300 to 500 nm. If the height of the pattern is less than 100 nm, there is a problem such as sagging. If the thickness exceeds 1 μm, there is a problem such as collapse of the pattern, which is not preferable.
상술한 바와 같은 본원 발명에 따른 연질 포토마스크의 제조방법은 다음과 같다.A method of manufacturing the soft photomask according to the present invention as described above is as follows.
즉 상기 제조방법은 패턴이 형성되어 있는 마스터 기판을 제조하고, 상기 마스터 기판 상에 엘라스토머 전구체와 가교제의 혼합물을 가한 후, 상기 엘라스토머 전구체를 중합하여 상기 마스터 기판 상에 형성된 마스크를 형성하고, 이를 분리하는 단계를 포함한다.That is, in the manufacturing method, a master substrate on which a pattern is formed is prepared, a mixture of an elastomeric precursor and a crosslinking agent is added to the master substrate, and then the elastomeric precursor is polymerized to form a mask formed on the master substrate. It includes a step.
상기 제조방법을 보다 구체적으로 설명하면, 우선 패턴이 모재와 일체형으로 되어 있는 연질 포토마스크의 제조방법으로서는, 먼저 패턴이 형성되어 있는 마스터 기판을 제조한다. 이와 같은 마스터 기판은 글래스, 고품질 실리카 글래스, 플라스틱, 실리콘 웨이퍼 등의 소재로 제조하는 것이 가능하며, 통상적인 방법으로 제조하는 것이 가능하다. 이와 같은 통상의 방법으로서는 포토리소그래피, 전자선 리소그래피, 나노 임프린트 리소그래피, 몰딩, 이광자(two-photon) 리소그래피 등의 방법을 사용하는 것이 가능하다. 얻어진 마스터 기판을 페트리디쉬 등의 바닥이 넓은 용기 내에 패턴이 위를 향하도록 넣은 후, 이 용기에 엘라스토머 전구체를 상기 마스터 기판을 덮도록 가한다. 상기 전구체를 60 내지 100℃의 온도, 바람직하 게는 약 80℃의 온도에서 30분 이상, 바람직하게는 1 내지 2시간 동안 경화시켜 중합시킨다. 중합 후 형성된 실리콘계 엘라스토머를 분리하고, 소정 크기로 절단하여 본 발명에 따른 실리콘계 엘라스토머로 이루어진 연질 포토마스크를 제조할 수 있게 된다.The above-described manufacturing method will be described in more detail. First, as a manufacturing method of a soft photomask in which a pattern is integrated with a base material, a master substrate having a pattern is first manufactured. Such a master substrate can be made of a material such as glass, high quality silica glass, plastic, silicon wafer, etc., and can be produced by conventional methods. As such a conventional method, it is possible to use methods such as photolithography, electron beam lithography, nanoimprint lithography, molding and two-photon lithography. The obtained master substrate is placed in a wide bottom vessel such as a petri dish so that the pattern faces upward, and then an elastomer precursor is applied to the vessel so as to cover the master substrate. The precursor is polymerized by curing at a temperature of 60-100 ° C., preferably at a temperature of about 80 ° C. for at least 30 minutes, preferably 1 to 2 hours. The silicon-based elastomer formed after the polymerization is separated and cut into a predetermined size to prepare a soft photomask made of the silicon-based elastomer according to the present invention.
상기 포토마스크 제조용 엘라스토머 전구체로서는 상업적으로 알려져 있는 많은 물질을 사용할 수 있으나, 목적물이 PDMS인 경우에는 PDMS 전구체, 예를 들어 상품명 Sylgard 184 (Dow Corning사에서 구입가능) 등의 물질과 가교제를 약 9:1의 비율로 혼합한 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 가교제로서는 통상의 가교제로서 알려져 있는 대부분의 물질을 제한없이 사용할 수 있다.
As the elastomeric precursor for preparing the photomask, many commercially available materials can be used. However, when the target product is PDMS, a crosslinking agent and a material such as PDMS precursor, for example, the brand name Sylgard 184 (available from Dow Corning), may be used. The mixture mixed in the ratio of 1 can be used. As the crosslinking agent, most substances known as ordinary crosslinking agents can be used without limitation.
본 발명에 따른 연질 포토마스크 상에 광불투과층이 형성되어 있는 경우의 제조방법은 다음과 같다. 광불투과층은 凹부(오목부) 또는 凸부(돌출부)에 각각 형성하는 것이 가능한 바 이들에 대한 제조방법을 각각 설명하기로 한다.The manufacturing method in the case where the light impermeable layer is formed on the soft photomask according to the present invention is as follows. The light impermeable layer can be formed on the concave portion (concave portion) or the concave portion (projection portion), respectively, and the manufacturing method thereof will be described.
우선 凹부의 오목부에 광불투과층을 형성하는 방법으로서는, 상기와 같이 패턴이 형성된 연질 포토마스크를 제조한 후, 패턴이 형성된 면에 전체적으로 금속을 증착한 후, 凸부의 돌출부에 형성된 금속층을 제거하는 단계로 구성된다.First, as a method of forming a light impermeable layer in the concave portion of the concave portion, a soft photomask in which a pattern is formed as described above is manufactured, and then metal is entirely deposited on the surface on which the pattern is formed, and then the metal layer formed in the convex portion of the concave portion is removed. It consists of steps.
보다 구체적으로는, 패턴이 형성된 마스터 기판에 엘라스토머 전구체를 가하여 형성한 연질 포토마스크의 패턴이 형성된 면 상에 열 증착 혹은 전자선 증착법 등을 사용하여 금, 팔라듐, 크롬 등을 약 1 내지 500nm의 두께로 증착한다. 이 경우 상기 금속층은 상기 포토마스크 상에서 패턴이 형성된 부분과 패턴이 형성되지 않은 부분 모두에 증착되어 형성된다. 이와 같이 형성된 금속층 중에서 패턴이 형성된 부분, 凸부의 돌출부에 형성된 금속층을 제거하기 위해서는 상온에서 금속과 금속을 접합했을 때의 두 금속사이에 강한 접착력을 이용하는 콜드-웰딩(cold-welding) 기법 혹은 화학 결합을 이용한 나노트랜스퍼기법(nanotransfer printing) 등을 이용할 수 있다. 상기 콜드-웰딩 기법은 산화물 층이 없으며 높은 일함수를 갖는 금속을 서로 접촉시키는 경우 이들이 서로 붙어버리는 현상을 이용하는 방법을 말하며, 상기 화학 결합법은 알칸 디티올(alkane dithiol) 계열을 금속층 상에 결합시켜 다른 면에 있는 금속층을 이들의 화학적 결합을 이용하여 붙여서 두 기재 사이에서 접합력의 차이로 인해서 아래로 전사(transfer)하거나 위로 떼어내는 (lift-off)하는 방법을 말한다.More specifically, gold, palladium, chromium, or the like is formed on the surface of the soft photomask formed by applying an elastomeric precursor to the patterned master substrate using a thermal deposition or electron beam deposition method to a thickness of about 1 to 500 nm. Deposit. In this case, the metal layer is formed by depositing both the portion where the pattern is formed and the portion where the pattern is not formed on the photomask. In order to remove the metal layer formed in the patterned portion and the protruding portion of the metal portion formed in this way, a cold-welding technique or chemical bonding using a strong adhesive force between the metal when the metal and the metal bonded at room temperature Nanotransfer printing (nanotransfer printing) and the like can be used. The cold-welding technique refers to a method of using an oxide layer and a phenomenon in which metals having a high work function adhere to each other when they are in contact with each other. The chemical bonding method combines an alkane dithiol series on a metal layer. Metal layer on the other side using these chemical bonds to transfer or lift-off due to the difference in bonding strength between the two substrates.
상기 포토마스크에 형성되어 있는 상기 금속층을 일부 제거하기 위하여 콜드-웰딩 기법을 사용하는 경우를 설명하면, 우선 실리콘 웨이퍼 혹은 글래스와 같은 기판 상에 Ti 등의 접착층을 형성한 후, 여기에 제거하고자 하는 금속과 동일한 소재의 금속층을 형성하고 이 표면을 상술한 포토마스크의 제거할 금속층과 서로 접촉시킨다. 이 경우 서로 접촉된 금속은 서로 붙게 되고, 이를 위로 분리하게 되면 포토마스크의 패턴부에 형성되는 금속은 상기 접착층의 더 강한 장력으로 인해 포토마스크로부터 떨어져 나오게 된다. 그 결과 凹부(오목부)에만 금속층이 형성된 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 얻게 된다.In the case of using a cold-welding technique to remove a part of the metal layer formed on the photomask, first, an adhesive layer such as Ti is formed on a substrate such as a silicon wafer or glass, and then to be removed therefrom. A metal layer of the same material as the metal is formed and the surfaces are brought into contact with each other with the metal layer to be removed of the photomask described above. In this case, the metals which are in contact with each other stick to each other, and when separated from each other, the metal formed in the pattern portion of the photomask is separated from the photomask due to the stronger tension of the adhesive layer. As a result, a soft photomask according to the present invention in which a metal layer is formed only on the concave portion (concave portion) is obtained.
다음으로 화학 결합법을 사용하여 금속층을 제거하는 방법으로서는, 상기 포토마스크의 패턴부에 형성된 금속층에 알칸 디티올계 화합물을 접촉시켜 이를 표면 에 결합시킨 후, 상기 알칸 디티올의 반대쪽 티올 작용기를 다른 금속면과 결합시킨 후, 이를 떼어냄으로써 상기 포토마스크의 금속층을 제거하는 방법이다.Next, as a method of removing a metal layer by using a chemical bonding method, the alkane dithiol-based compound is brought into contact with the surface of the metal layer formed on the pattern portion of the photomask, and then bonded to the surface, and the thiol functional group on the opposite side of the alkane dithiol is added to another metal After bonding with the surface, it is removed to remove the metal layer of the photomask.
이상은 본 발명에 따른 연질 포토마스크의 패턴 형성부, 즉 凸부(돌출부)에 형성된 금속층을 제거하여 凹부(오목부)에만 금속층을 형성하여 광불투과층을 형성하는 방법을 설명한 것이다. 다음으로는 상기 본 발명에 따른 연질 포토마스크의 패턴 형성부, 즉 凸부(돌출부)에만 광불투과층을 형성하는 방법에 대하여 기술하기로 한다.In the above, the method of forming the light impermeable layer by removing the metal layer formed on the pattern forming part of the soft photomask according to the present invention, that is, the concave part (protrusion part) to form a metal layer only on the concave part (concave part). Next, a method of forming the light impermeable layer only on the pattern forming portion of the soft photomask according to the present invention, that is, the concave portion (protrusion), will be described.
먼저, 기판 상에 점성 유기물층, 예를 들어 고분자층, 카본 블랙층이나 은 페이스층 등을 형성한 후, 이를 상술한 바와 같이 제조한 연질 포토마스크의 패턴 형성부, 즉 凸부(돌출부)만을 상기 점성 유기물에 접촉시킨다. 이 경우 상기 유기물이 패턴 형성부의 표면에 결합하여 층을 형성하여, 凸부(돌출부)에만 광불투과층이 형성된 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 제조하게 된다.
First, a viscous organic material layer, for example, a polymer layer, a carbon black layer, a silver face layer, or the like is formed on a substrate, and only the pattern forming portion of the soft photomask manufactured as described above, that is, the convex portion (projection portion), is Contact with viscous organics. In this case, the organic material is bonded to the surface of the pattern forming part to form a layer, thereby manufacturing a soft photomask according to the present invention in which a light impermeable layer is formed only on the convex part (projection part).
상술한 바와 같은 모든 포토마스크는 패턴과 모재가 일체형인 포토마스크를 기준으로 설명한 것이다. 이와 달리 패턴 자체가 다른 소재인 포토마스크의 제조도 가능하다.All the photomasks as described above are described based on the photomask in which the pattern and the base material are integrated. Alternatively, the photomask, which is a different material of the pattern itself, may be manufactured.
즉 모재로서 엘라스토머를 사용하는 것은 동일하나, 평평한 엘라스토머 상부에 형성되는 패턴을 금속 또는 유기물을 쉐도우 마스크를 사용하여 진공 증착하여 1 내지 500nm, 더 바람직하게는 5nm에서 100 nm의 금속층 또는 유기물층이 패턴으로 형성된 포토마스크의 제조도 가능해진다.
In other words, the use of the elastomer as the base material is the same, but the pattern formed on the flat elastomer is vacuum deposited with a metal or organic material using a shadow mask to form a metal or organic material layer having a pattern of 1 to 500 nm, more preferably 5 nm to 100 nm. It is also possible to manufacture the formed photomask.
상술한 바와 같이 제조한 본 발명의 연질 포토마스크를 이용하여 목적하는 기판 상에 미세 패턴을 형성하는 방법으로서는, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이 베이스 기판(31) 상에 포토레지스트층(32)을 형성한 후, 상기 본 발명에 따라 제조된 연질 포토마스크(33)의 패턴이 형성된 면을 상기 포토레지스트층(32)에 접촉시킨 후 노광하여 패턴을 형성한다. 다른 방법으로는 베이스 기판(31) 상에 선택적으로 패턴 형성용 금속층(35)을 형성하고, 상기 금속층(35) 상에 포토레지스트층(32)을 형성한 후, 상기 본 발명에 따라 제조된 연질 포토마스크(33)의 패턴이 형성된 면을 상기 포토레지스트층(32)에 접촉시킨 후 노광하여 패턴을 형성하고, 상기 금속층(35)을 에칭하고 포토레지스트층(34)을 제거하는 단계를 포함한다.As a method of forming a fine pattern on a target substrate using the flexible photomask of the present invention manufactured as described above, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
상기 오목부와 돌출부의 패턴이 형성되어 있는 투과형 몰드 타입의 포토마스크나 선택적으로 이 패턴 몰드에 광불투과성 재료를 도포한 포토마스크의 경우, 돌출부는 포토레지스트와 반데르 바알스(Van der Waals) 힘에 의해서 소프트 접착으로 밀착되어 있고 오목부가 접촉이 되어 있지 않게 된다. 이 상태에서 네가티브 포토레지스트에 적절한 양의 자외선을 조사하여 포토레지스트의 패턴을 오목부와 같은 모양의 패턴을 형성하거나 또한 반대로 포지티브 포토레지스트에 적절한 양의 자외선을 조사하여 광마스크의 오목부를 현상시 씻겨 나가게 한 후 남아 있는 모양의 패턴을 형성하는 것도 가능하다. 광불투과층이 없이 오목부와 돌출부가 있는 연질 포토마스크의 경우는 오목부와 똑 같은 패턴이 포토레지스트로 남거나(네가티브 타입) 없어진다(포지티브 타입). 광불투과층이 있으면서 오목부와 돌출부가 있는 연질 포토마스크의 경우는 광불과층이 없는 부분과 똑 같은 패턴이 포토레지스트로 남거나 없어진다. 평편한 엘라스토머 몰드의 표면에 금속 혹은 유기물 패턴이 형성되어 있는 포토마스크의 경우에는 금속 혹은 유기물 패턴이 된 영역을 제외한 투명한 영역에 자외선이 조사되어 네가티브인 경우에는 해당 영역만큼 남게 되고 포지티브인 경우 현상시 씻겨 내려가게 된다.In the case of a transmissive mold type photomask in which a pattern of the recesses and protrusions is formed or a photomask in which a light-impermeable material is selectively applied to the pattern mold, the protrusions are formed of photoresist and van der Waals forces. This is in close contact with the soft bonding, and the recesses do not come into contact with each other. In this state, the negative photoresist is irradiated with an appropriate amount of ultraviolet light to form a pattern of the photoresist in the shape of a recess, or conversely, the positive photoresist is irradiated with an appropriate amount of ultraviolet light to wash the recess of the photomask during development. It is also possible to form a pattern of remaining shapes after exiting. In the case of a soft photomask having recesses and protrusions without a light impermeable layer, the same pattern as the recesses remains or disappears (negative type) (positive type). In the case of a soft photomask having concave portions and protrusions with a light impermeable layer, the same pattern as the part without the light impermeable layer remains or disappears. In the case of a photomask in which a metal or organic pattern is formed on the surface of a flat elastomer mold, ultraviolet rays are irradiated to a transparent area except for the metal or organic pattern area, and the negative area remains as much as the negative area. It is washed away.
본 발명에 따라 제조된 연질 포토마스크를 사용하여 상술한 바와 같이 미세 패턴을 형성하는 경우에는, 포토레지스트층(32)과 상기 포토마스크(33)의 패턴 형성부 사이에 갭이 존재하지 않고, 또한 분자간 상호작용이 반데르 바알스력에 의해 발생하므로 보다 강력하게 포토마스크(33)와 포토레지스트층(32) 사이에 밀착이 발생한다. 또한 포토마스크(33) 자체가 연질 소재의 플렉시블 타입이므로 기판이 플렉시블한 경우에도 금속(35)과 포토레지스트층(32)의 크랙 등의 흠결이 발생하지 않게 용이하게 패턴(36)을 형성하게 된다.In the case of forming a fine pattern using the soft photomask manufactured according to the present invention as described above, there is no gap between the
상기 미세패턴 형성 방법에서 사용되는 베이스 기판(31)으로서는, 글래스, 플라스틱, 고무, 또는 엘라스토머 등이 가능하다. 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리디메틸 실록산 등의 플렉시블한 소재를 사용하는 것이 바람직하다.As the
상기 미세 패턴 형성방법에서 사용되는 패턴 형성용 금속층(35)은 접착 프로모터층을 포함하는 것이 바람직하며, 이와 같은 상기 패턴 형성용 금속층은 제1층은 0.5 내지 10nm, 더 바람직하게는 1 내지 3nm의 Ti혹은 Cr층, 제2층이 5 내지 100nm, 더 바람직하게는 5내지 20 nm의 Au, Pd, Ag, Pt층을 사용하는 것이 가장 바 람직하다. 상기 제1층의 두께가 0.5 nm 미만인 경우에는 접착력이 좋지 않을 문제가 있고, 10nm를 초과하는 경우에는 이미 10 nm 초과해도 접착력은 동일하기 때문에 더 이상 두껍게 증착할 필요가 없다. 상기 제2층의 두께가 5nm 미만인 경우에는 전도도가 낮아 전극과 같은 전기적인 소자에 사용하기가 힘들고 100 nm를 초과하는 경우에는 습식 에칭을 할 때 조금 더 시간이 소요되며 패턴의 테두리가 깨끗하게 형성되지 않을 가능성이 있다. The pattern forming
본 발명은 또한 상술한 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 사용하는 상기 미세 패턴 형성 방법을 통해 반도체 소자 또는 표시소자의 전극과 같은 미세 전자 부품을 제공하게 된다. 특히 표시소자의 경우 최근 플렉시블 타입의 요구가 점점 증가하는 바 이에 대한 대응책으로서 본 발명의 유용성이 특히 높다. 예를 들어 패턴을 가진 본 발명의 연질 포토마스크를 사용하여 플렉시블 기판 상에 전도성 물질을 패터닝하고자 할 때 상술한 바와 같은 포토리소그래피 공정을 사용할 수 있게 되는 것이다.The present invention also provides a microelectronic component such as an electrode of a semiconductor device or a display device through the above fine pattern forming method using the soft photomask according to the present invention. In particular, in the case of the display device, the demand for the flexible type is increasing gradually. As a countermeasure, the usefulness of the present invention is particularly high. For example, it is possible to use a photolithography process as described above when patterning a conductive material on a flexible substrate using a flexible photomask of the present invention with a pattern.
특히 이와 같이 하여 얻어진 패턴을 유기 전계 발광 소자의 전극으로 사용하는 경우 플렉시블 타입의 표시 소자를 제조하게 된다. 이하에서는 이에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.In particular, when using the pattern obtained in this way as an electrode of an organic electroluminescent element, a flexible display element is manufactured. This will be described in more detail below.
본 발명의 유기 전계발광 소자의 구조를 도 8 내지 11에 나타내었다. 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 유기 전계발광 소자는 기판(41), 투명전극(42), 유기층(44) 및 금속전극(43)이 순차적으로 적층된 다층 형태로 구성될 수 있다.8 to 11 show the structure of the organic electroluminescent device of the present invention. As shown in FIG. 8, the organic electroluminescent device of the present invention may be formed in a multilayer form in which a
유기 EL 소자의 동작기구는 일반적으로 전극으로부터 정공 및 전자의 주입, 정공과 전자의 재결합에 의한 전자적 여기상태의 생성, 여기상태로부터의 발광 등 일련의 과정을 포함하고, 유기 EL 소자의 구조는 상기와 같이 유기층이 2개의 다른 전극 사이에 배치되는 형태를 갖는다. 여기에서, 상기 유기층은 발광층으로만 이루어진 단층형 소자보다는 발광층과 전하 수송층을 조합시킨 적층형 소자가 우수한 특성을 나타낸다. 이는 발광물질과 전하 수송재료가 적절하게 조합됨으로써 전극으로부터 전하가 주입될 때 에너지 장벽이 감소되고, 전하 수송층이 전극으로부터 주입된 정공 또는 전자를 발광층 영역에 속박시킴으로써 주입된 정공과 전자의 수밀도가 균형을 이루도록 해주는 역할을 하고 있기 때문이다.The operating mechanism of the organic EL device generally includes a series of processes such as injection of holes and electrons from an electrode, generation of an electronic excited state by recombination of holes and electrons, and emission from an excited state. As shown in FIG. 2, the organic layer is disposed between two other electrodes. Herein, the organic layer exhibits excellent characteristics of the stacked type device in which the light emitting layer and the charge transport layer are combined, rather than the single layer type device including the light emitting layer. This is because an appropriate combination of the light emitting material and the charge transport material reduces the energy barrier when charge is injected from the electrode, and the charge transport layer binds the holes or electrons injected from the electrode to the light emitting layer region to balance the number of holes and electrons injected. Because it plays a role to achieve.
따라서, 상기 유기층은 도 9 내지 11에 도시한 바와 같이, 전자 수송층/발광층/정공 수송층, 전자 수송층/정공 수송성 발광층 또는 정공수송층/전자수송성 발광층인 것이 바람직하다. 이때 정공 수송층이나 정공 수송성 발광층에 사용되는 정공 수송 물질로는 카바졸 유도체, 아릴아민 유도체, 프탈로시아닌화합물 및 트리페닐렌 유도체로 이루어진 저분자 혹은 고분자 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있고, 전자 수송층이나 전자 수송성 발광층에 사용되는 전자 수송 물질로는, 퀴놀린(quinoline) 유도체 화합물, 퀴녹살린(quinoxaline) 유도체 화합물, 금속착체 화합물 또는 질소를 포함한 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 발광층으로 사용될 수 있는 물질은 페닐렌(phenylene)계, 페닐렌 비닐렌(phenylene vinylene)계, 티오펜(thiophene)계, 플루렌(fluorene)계 등의 저분자 혹은 고분자, 금속 착체 화합물, 질소를 포함하는 방향족 화합물등을 포함할 수 있다.Accordingly, the organic layer is preferably an electron transporting layer / light emitting layer / hole transporting layer, an electron transporting layer / hole transporting light emitting layer, or a hole transporting layer / electron transporting light emitting layer, as shown in FIGS. 9 to 11. In this case, the hole transporting material used in the hole transporting layer or the hole transporting light emitting layer may include at least one selected from the group consisting of low molecular weight or high molecular weight polymers composed of a carbazole derivative, an arylamine derivative, a phthalocyanine compound, and a triphenylene derivative. The electron transporting material used in the electron transporting light emitting layer may include a quinoline derivative compound, a quinoxaline derivative compound, a metal complex compound, or an aromatic compound including nitrogen. Substances that can be used as the light emitting layer include phenylene-based, phenylene vinylene-based, thiophene-based, fluorene-based low molecules or polymers, metal complex compounds, nitrogen It may include an aromatic compound and the like.
구체적으로, 도 8에 도시한 유기 전계발광 소자는 기판(41), 투명전극(양극 )(42), 유기층(44) 및 금속전극(음극)(43)이 순차적으로 적층된 다층 형태이다. 이때, 기판(41)은 소자를 형성하기 위한 것으로, 통상적인 물질, 예를 들면 글래스, 플라스틱, 고무, 엘라스토머 등을 사용할 수 있으나, 플렉시블 타입으로서 연질 형태의 것을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 상술한 바와 같은 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리디메틸 실록산, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리에스테르술포네이트, 폴리술포네이트, 폴리아크릴레이트, 불화 폴리이미드, 불화 수지, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리스타이렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐부티랄, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이민, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리에테르술폰, 폴리에테르케톤, 폴리프탈아미드, 폴리에테르나이트릴, 폴리벤즈이미다졸, 폴리메틸(메트)아크릴레이트, 폴리메타크릴아미드, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 나이트릴 고무, 아크릴 고무, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 부틸 고무, 폴리(스타이렌-코-부타디엔) 등을 사용할 수 있다. 투명전극(양극)(42)은 인듐 주석산화물(이하 ITO로 약칭), 인듐아연산화물(IZO), 주석 산화물(SnO2) 등을 사용할 수 있으며; 금속전극(음극)(43)은 본 발명에 따른 미세 패턴 형성 방법에 따라 얻어진 금속패턴이 형성된 전극을 사용할 수 있다. 또한 유기층(44)은 공지의 발광물질을 포함하는 단층 또는 2층 이상의 다층 형태로 구성될 수 있다. 기타 화합물, 예를 들면 Alq3, 루브렌(rubrene) 등이 첨가될 수 있다.Specifically, the organic electroluminescent device shown in FIG. 8 has a multilayer form in which a
도 9에 도시한 유기 전계발광 소자는 기판(41), 투명전극(양극)(42), 유기 층(44a) 및 금속전극(음극)(43)이 순차적으로 적층된 다층 형태로서, 이 중 유기층(44a)은 정공 수송층(45)과 전자 수송성 발광층(46)이 적층된 구조이다. 여기에서, 기판(41), 투명전극(양극)(42) 및 금속전극(음극)(43)은 상기 언급한 바와 같다. 정공 수송층(45)은 통상적인 정공 수송 재료, 예를 들면 4,4-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐-아민]비페닐(이하 α-NPD로 약칭함), N,N-디페닐-N,N-비스(3-메틸페닐)-1,1-비페닐-4,4-디아민(이하, TPD로 약칭함), 폴리-(N-비닐카바졸)(이하 PVCz로 약칭) 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다. 전자 수송성 발광층(46)은 종래 공지된 전자 수송 재료, 예를 들면 Alq3, 루브렌 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 첨가할 수도 있다. 또한, 필요에 따라 효율, 수명 등의 소자 특성을 향상시키기 위해 양극(42)과 정공 수송층(45)의 사이에 구리 프탈로시아닌 등의 통상적인 여러 정공 주입층 또는 양극 버퍼층 등을 삽입하거나, 음극(43)과 전자수송성 발광층(46) 사이에 LiF, BaF2, CsF2
, LiO2, BaO 등의 통상적인 여러 전자주입층 또는 음극 버퍼층 등을 삽입할 수도 있다.The organic electroluminescent device shown in FIG. 9 is a multilayer form in which a
도 10에 도시한 유기 전계발광 소자는 기판(41), 양극(42), 유기층(44a) 및 음극(43)이 순차적으로 적층된 다층 형태로서, 여기에서 유기층(44a)은 정공 수송성 발광층(47)과 전자 수송층(48)이 적층된 구조이다. 여기에서, 기판(41), 투명전극(양극)(42) 및 금속전극(음극)(43)은 상기 언급한 바와 같다. 전자 수송층(48)은 Alq3, 루브렌, 폴리퀴놀린, 콜리퀴녹살린 등 종래 공지된 전자 수송 재료를 단독으 로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다. 또한, 필요에 따라 효율, 수명 등의 소자 특성을 향상시키기 위해 양극(42)과 정공 수송성 발광층(47)의 사이에 구리 프탈로시아닌 등의 통상적인 여러 정공 주입층 또는 양극 버퍼층 등을 삽입하거나, 음극(43)과 전자 수송층(48) 사이에 LiF, LiF, BaF2, CsF2, LiO2, BaO 등의 통상적인 여러 전자주입층 또는 음극 버퍼층 등을 삽입할 수도 있다.The organic electroluminescent device shown in FIG. 10 is a multilayered structure in which a
도 11에 도시한 유기 전계발광 소자는 기판(41), 투명전극(양극)(42), 유기층(44b) 및 금속전극(음극)(43)이 순차적으로 적층된 다층 형태로서, 여기에서 유기층(44b)은 정공 수송층(49), 발광층(50), 전자 수송층(51)이 적층된 구조이다. 여기에서, 기판(41), 투명전극(양극)(42) 및 금속전극(음극)(41)은 상기 언급한 바와 같다. 정공 수송층(49)은 통상적인 정공 수송 재료, 예를 들면 α-NPD, TPD, PVCz 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다. 전자 수송층(51)은 Alq3, 루브렌 등 종래 공지된 전자 수송 재료를 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있고, 다른 층이 적층된 2층 이상일 수도 있다. 또한, 필요에 따라 효율, 수명 등의 소자 특성을 향상시키기 위해 양극(42)과 정공 수송층(49) 사이에 구리 프탈로시아닌 등의 통상적인 여러 정공 주입층 또는 양극 버퍼층 등을 삽입하거나, 음극(43)과 전자 수송층(51) 사이에 LiF, LiF, BaF2, CsF2, LiO2, BaO 등의 통상적인 여러 전자주입층 또는 음극 버퍼층 등을 삽입할 수도 있다. 발광층(50)으로 사용될 수 있는 물질은 페닐렌(phenylene) 계, 페닐렌 비닐렌(phenylene vinylene)계, 티오펜(thiophene)계, 플루렌(fluorene)계 등의 저분자 혹은 고분자, 금속 착체 화합물, 질소를 포함하는 방향족 화합물등을 포함할 수 있다.
The organic electroluminescent device shown in FIG. 11 is a multilayer form in which a
상기 언급된 본 발명의 유기 전계발광 소자(도 8 내지 11)는 양극(42)과 음극(43) 사이에 전압을 인가함으로써 구동되고, 전압은 통상적으로 직류를 사용하지만 펄스 또는 교류를 사용할 수도 있다.
The above-mentioned organic electroluminescent elements (Figs. 8 to 11) of the present invention are driven by applying a voltage between the
이하에서 본 발명을 실시예를 들어 보다 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예 및 비교예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples and Comparative Examples.
실시예 1: 연질 포토 마스크의 제조Example 1: Preparation of a Soft Photo Mask
글래스 상에 포토리소그래피 공정을 사용하여 통상의 방법에 따라 패턴을 형성하여 마스터 기판을 제조하였다. 얻어진 마스터 기판을 페트리디쉬 상에 패턴이 상부를 향하게 넣고, 그 위에 PDMS 전구체(상품명: Sylgard 184, 다우코닝사 구입) 와 가교제를 9;1의 중량비로 혼합한 혼합물을 가하였다. 상기 혼합물을 가한 후, 80℃의 온도에서 2시간 동안 경화시켜 중합하였다. 중합 공정이 완료된 후, PDMS 포토마스크를 상기 마스터 기판으로부터 분리한 후 원하는 크기로 절단하여 목적하는 PDMS 재질의 연질 포토마스크를 얻었다.
A master substrate was produced by forming a pattern on a glass using a photolithography process according to a conventional method. The obtained master board | substrate was put on the petri dish with the pattern facing upwards, and the mixture which mixed PDMS precursor (brand name: Sylgard 184, Dow Corning Co., Ltd.) and a crosslinking agent in the weight ratio of 9: 1 was added to it. After the addition of the mixture, the mixture was cured at a temperature of 80 ° C. for 2 hours to polymerize. After the polymerization process was completed, the PDMS photomask was separated from the master substrate and cut to a desired size to obtain a soft photomask of a desired PDMS material.
실시예 2: 금속층이 형성된 연질 포토마스크의 제조 (콜드 웰딩법)Example 2 Preparation of Flexible Photomask with Metal Layer (Cold Welding Method)
상기 실시예 1에서 얻어진 PDMS 포토마스크의 오목부에 패턴 비형성부에 광불투과층으로서 금속층을 형성하기 위하여, 전자선 증착법을 사용하여 Au를 평균 30nm의 두께로 전체적으로 증착하였다. 이와 별도로 실리콘 웨이퍼 상에 접착층으로서 Ti층을 2 nm의 두께로 증착한 후, 이 위에 Au를 30 nm의 두께로 증착하였다. 상기 포토마스크의 Au층을 상기 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 Au층에 서로 접촉시킨 후 30초 이내에 이들이 서로 붙은 것을 확인하였다. 이어서 상기 PDMS 포토마스크를 상기 실리콘 웨이퍼로부터 분리하여 패턴 형성부의 돌출부의 Au층만을 선택적으로 제거하여 패턴의 오목부에 금속층이 형성된 PDMS 포토마스크를 제조하였다.
In order to form a metal layer as a light-impermeable layer in the pattern non-formation portion in the concave portion of the PDMS photomask obtained in Example 1, Au was entirely deposited to an average thickness of 30 nm using the electron beam evaporation method. Separately, a Ti layer was deposited to a thickness of 2 nm on the silicon wafer as an adhesive layer, and then Au was deposited to a thickness of 30 nm. The Au layers of the photomask were contacted with each other on the Au layer formed on the silicon wafer, and then they were attached to each other within 30 seconds. Subsequently, the PDMS photomask was separated from the silicon wafer to selectively remove only the Au layer of the protruding portion of the pattern forming portion to prepare a PDMS photomask having a metal layer formed in the recess of the pattern.
실시예 3: 금속층이 형성된 연질 포토마스크의 제조 (화학 결합법)Example 3 Preparation of Flexible Photomask with Metal Layer (Chemical Bonding Method)
상기 실시예 1에서 얻어진 PDMS 포토마스크의 패턴 형성부에 광불투과층으로서 금속층을 형성하기 위하여, 전자선 증착법을 사용하여 Au를 평균 30nm의 두께로 전체적으로 증착하였다. 상기 Au층이 형성된 돌출부 표면에 옥탄 디티올 용액(5 mM)을 접촉시켜 옥탄 디티올의 말단부가 상기 Au층에 결합되게 하였다. 이와 별도로 실리콘 웨이퍼 상에 접착층으로서 Ti층을 2 nm의 두께로 증착한 후, 이 위에 Au를 30 nm의 두께로 증착하였다. 이 기판위에 Au가 코팅된 PDMS 포토마스크를 접촉시켜 상기 옥탄 디티올의 반대쪽 말단부를 결합시킨 후, 이를 분리하여 상기 돌출부의 Au층을 제거함으로써 패턴 비형성부에 Au층이 형성된 PDMS 포토마스크를 제조하였다.
In order to form a metal layer as a light impermeable layer on the pattern forming portion of the PDMS photomask obtained in Example 1, Au was entirely deposited to an average thickness of 30 nm using an electron beam deposition method. An octane dithiol solution (5 mM) was contacted to the surface of the protrusion on which the Au layer was formed so that the terminal portion of the octane dithiol was bonded to the Au layer. Separately, a Ti layer was deposited to a thickness of 2 nm on the silicon wafer as an adhesive layer, and then Au was deposited to a thickness of 30 nm. The PDMS photomask coated with Au was contacted on the substrate to bond opposite ends of the octane dithiol, and then separated to remove the Au layer of the protruding portion, thereby preparing a PDMS photomask having an Au layer formed on the pattern non-forming portion. .
실시예 4: 카본 블랙층이 형성된 연질 포토마스크Example 4 Soft Photomask with Carbon Black Layer Formed
상기 실시예 1에서 얻어진 PDMS 포토마스크의 돌출부에 광불투과층으로서 카본블랙층을 형성하기 위하여, 기판 상에 점성 카본블랙층을 얇게 도포한 후, 즉시 이를 상기 PDMS 포토마스크의 돌출부와 접촉시켜 돌출부의 표면 상에 상기 점성 카본블랙층이 도포되도록 하였다. 이를 건조하여 돌출부에 카본 블랙층이 형성된 PDMS 포토마스크를 제조하였다.
In order to form a carbon black layer as a light impermeable layer on the protrusions of the PDMS photomask obtained in Example 1, after applying a thin layer of viscous carbon black on the substrate, immediately contacting the protrusions of the PDMS photomask to contact the protrusions The viscous carbon black layer was applied on the surface. This was dried to prepare a PDMS photomask having a carbon black layer formed on the protrusion.
실시예 5: 플렉시블 기판 상에 패턴 형성Example 5: Pattern Formation on Flexible Substrate
유리기판 위에 스핀 캐스팅법을 사용하여 400 nm의 두께로 포토레지스트층을 형성하였다. 상기 포토레지스트층 위에서 상기 실시예 1에서 제조한 연질 포토마스크를 올려 놓고 100 ㎼/cm2 세기로 노광시키고 KOH 수용액으로 현상(developing)시켜 상기 포토레지스트층 상에 패턴을 형성하였다.
A photoresist layer was formed on the glass substrate by a thickness of 400 nm using spin casting. The flexible photomask prepared in Example 1 was placed on the photoresist layer, exposed to 100 ㎼ / cm 2 intensity, and developed with a KOH aqueous solution to form a pattern on the photoresist layer.
실시예 6: 플렉시블 기판 상에 금속 패턴 형성Example 6: Metal Pattern Formation on Flexible Substrate
PDMS 기판 상에 접착 프로모터로서 2nm의 Ti층을 증착한 후, 그 위에 20nm의 Au층을 형성하였다. 이어서 상기 금속층 위에 스핀 캐스팅법을 사용하여 400 nm의 두께로 포토레지스트층을 형성하였다. 상기 포토레지스트층 위에서 상기 실시예 1에서 제조한 연질 포토마스크를 올려 놓고 100 ㅅW/cm2 세기로 노광시키고 KOH 수용 액으로 현상(developing)시켜 상기 포토레지스트층 상에 패턴을 형성하였다. 이어서 KI 수용액을 사용하여 상기 Au층을 에칭한 후 아세톤으로 포토레지스트층을 제거하여 상기 PDMS 기판 상에 Au층으로 된 패턴을 형성하였다.
After depositing a 2 nm Ti layer as an adhesion promoter on the PDMS substrate, a 20 nm Au layer was formed thereon. Subsequently, a photoresist layer was formed on the metal layer using a spin casting method with a thickness of 400 nm. The soft photomask prepared in Example 1 was placed on the photoresist layer, exposed to 100 sW / cm 2 intensity, and developed with KOH solution to form a pattern on the photoresist layer. Subsequently, the Au layer was etched using KI aqueous solution, and then the photoresist layer was removed with acetone to form a pattern of Au layer on the PDMS substrate.
이와 같은 방법을 통하여 얻어진 금속 패턴 표면의 광학 현미경 사진을 도 5 및 도 6에 기재하였다. 상기 도 5 및 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 패턴의 해상도가 높고, 균일성이 우수하며, 크랙 등의 손상이 거의 발생하지 않았음을 알 수 있다.
Optical micrographs of the surface of the metal pattern obtained through such a method are shown in FIGS. 5 and 6. As can be seen from FIG. 5 and FIG. 6, it can be seen that the resolution of the pattern is high, the uniformity is excellent, and damage such as cracks hardly occurs.
실시예 7: 유기 전계 발광 소자의 제조Example 7: Fabrication of Organic Electroluminescent Device
상기 실시예 6의 방법으로 유기 전계 발광 소자의 전극을 다음과 같이 제조하였다.In the method of Example 6, an electrode of the organic EL device was manufactured as follows.
베이스 글래스 판에 PDMS층을 형성한 후, 이 PDMS 기판 상에 접착 프로모터로서 2nm의 Ti층을 증착한 후, 그 위에 20nm의 Au층을 형성하였다. 이어서 상기 금속층 위에 스핀 캐스팅법을 사용하여 500 nm의 두께로 포토레지스트층을 형성하였다. 상기 포토레지스트층 위에서 상기 실시예 1에서 제조한 연질 포토마스크를 올려 놓고 200 ㅅW/cm2 세기로 10초간 노광시키고 KOH 수용액으로 현상하여 상기 포토레지스트층 상에 패턴을 형성하였다. 이어서 KI 수용액을 사용하여 상기 Au층을 에칭한 후 아세톤으로 포토레지스트층을 제거하여 상기 PDMS 기판 상에 Au층으로 된 패턴을 형성하였다. 형성된 패턴을 광학 현미경으로 관찰하여 도 7의 우측에 도 시하였다.After the PDMS layer was formed on the base glass plate, a 2 nm Ti layer was deposited on the PDMS substrate as an adhesion promoter, and then a 20 nm Au layer was formed thereon. Subsequently, a photoresist layer was formed on the metal layer using a spin casting method with a thickness of 500 nm. The soft photomask prepared in Example 1 was placed on the photoresist layer, exposed at 200 sW / cm 2 intensity for 10 seconds, and developed with a KOH aqueous solution to form a pattern on the photoresist layer. Subsequently, the Au layer was etched using KI aqueous solution, and then the photoresist layer was removed with acetone to form a pattern of Au layer on the PDMS substrate. The formed pattern was observed on an optical microscope and shown on the right side of FIG. 7.
이와 별도로 글래스 기판상에 ITO(인듐 틴 옥사이드) 층을 형성하고, 그 위에 발광층을 더 형성하였다.Separately, an ITO (indium tin oxide) layer was formed on the glass substrate, and a light emitting layer was further formed thereon.
상기 Au층의 패턴이 형성된 PDMS 기판을 상기 발광층 상에 반데르 발스 인력을 이용하여 붙여 적층하여 유기 전계 발광 소자를 완성하였다. 도 7의 좌측 그림에서 라인의 넓이가 800 nm인 전기발광 패턴을 확인할 수 있다. 도 7의 좌측 그림에서 라인의 넓이가 800nm인 전기발광 패턴을 확인할 수 있다.
The PDMS substrate having the Au layer pattern formed thereon was laminated using a van der Waals attraction to the light emitting layer, thereby completing an organic EL device. In the left figure of FIG. 7, an electroluminescent pattern having a line width of 800 nm can be seen. In the left figure of FIG. 7, an electroluminescence pattern having a line width of 800 nm can be seen.
비교예 1: 플렉시블 기판 상에 종래의 포토마스크를 사용하여 패턴 형성Comparative Example 1: Pattern formation using a conventional photomask on a flexible substrate
상기 실시예 5에서 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 사용한 것 대신에 일반적인 경질의 포토마스크를 채용하여 패턴을 형성하였다.In Example 5, instead of using the soft photomask according to the present invention, a pattern was formed by employing a general hard photomask.
이 경우 크랙 등이 발생하여 패턴의 품질이 저하됨을 현미경을 통해 확인할 수 있다.In this case, it can be confirmed through a microscope that the quality of the pattern is degraded due to cracks.
비교예 2: 유기전계 발광 소자의 제조Comparative Example 2: Fabrication of Organic Electroluminescent Device
상기 실시예 6에서 본 발명에 따른 연질 포토마스크를 사용한 것 대신에 일반적인 경질의 포토마스크를 채용하여 유기전계 발광소자용 전극을 제조하였다.In Example 6, instead of using the soft photomask according to the present invention, an electrode for an organic light emitting device was manufactured by employing a general hard photomask.
이 경우, 크랙 등이 발생하여 소자의 전류가 흐르지 않게 됨을 멀티미터와 전류-전압 계측기 등을 통해 전기적으로 확인하였다.In this case, it was confirmed electrically by using a multimeter and a current-voltage meter that a crack or the like does not flow the device current.
본 발명은 포토리소그래피용 연질 포토마스크를 제공하며, 이는 포토레지스 트층과의 밀착력을 강화시키고, 플렉시블 기판 등을 사용하는 경우에도 크랙 등의 패턴 손상을 억제하는 역할을 수행한다. 따라서 이를 사용하여 패턴을 형성하는 경우 패턴의 균질도와 같은 품질이 향상되며, 해상도의 증가가 가능하므로 유기 전계 발광 소자와 같은 표시소자의 플렉시블 전극 제조시 특히 유용하며, 기타 반도체 소자의 제조 등에 채용 가능하다.The present invention provides a soft photomask for photolithography, which enhances adhesion to the photoresist layer and suppresses pattern damage such as cracks even when a flexible substrate is used. Therefore, when the pattern is formed using the same, the quality of the pattern, such as the homogeneity of the pattern is improved, and the resolution can be increased, which is particularly useful for manufacturing flexible electrodes of display devices such as organic electroluminescent devices, and can be employed for manufacturing other semiconductor devices. Do.
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